(57)【要約】【課題】  プラズマダメージを最小限に抑えつつ、高い効率で終端処理を行える処理方法及び装置を提供する。【解決手段】  少なくとも水素を含む処理ガスのプラズマによって、少なくとも一部がシリコン系材料で構成されている被処理体のダングリングボンドの終端を行う処理方法であって、誘電体窓と載置台を有する処理室の前記載置台上に前記被処理体を載置して前記載置台の温度を所定の温度に制御するステップと、前記処理室の圧力を所定の圧力に制御するステップと、少なくとも水素ガスを含む処理ガスを前記処理室内に導入するステップと、前記被処理体にプラズマ処理を施すためのマイクロ波を、前記処理ガスのプラズマのプラズマ密度が１０１１ｃｍ−３以上になるように前記処理室に前記誘電体窓を介して導入するステップとを有し、前記誘電体窓と前記被処理体との距離は２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下に維持されていることを特徴とする処理方法を提供する。【選択図】          図１
2005129666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水素を含む処理ガスのプラズマによって、少なくとも一部がシリコン系材料で構成されている被処理体のダングリングボンドの終端を行う処理方法であって、
誘電体窓と載置台を有する処理室の前記載置台上に前記被処理体を載置して前
記載置台の温度を所定の温度に制御するステップと、
前記処理室の圧力を所定の圧力に制御するステップと、
少なくとも水素ガスを含む処理ガスを前記処理室内に導入するステップと、
前記被処理体にプラズマ処理を施すためのマイクロ波を、前記処理ガスのプラズマのプラズマ密度が１０１１ｃｍ−３以上になるように前記処理室に前記誘電体窓を介して導入するステップとを有し、
前記誘電体窓と前記被処理体との距離は２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下に維持されていることを特徴とする処理方法。
【請求項２】
前記被処理体にバイアスをかけずに前記プラズマ処理を行うことを特徴とする請求項１記載の処理方法。
【請求項３】
前記マイクロ波導入ステップは、前記プラズマ密度を達成するように前記マイクロ波を供給するマイクロ波の出力を予め調節することを特徴とする請求項１又は２記載の処理方法。
【請求項４】
前記距離は５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の処理方法。
【請求項５】
前記所定の温度は２００℃以上４００℃以下であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の処理方法。
【請求項６】
前記所定の圧力は１３Ｐａ以上６６５Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の処理方法。
【請求項７】
前記圧力制御ステップは、
前記所定の圧力よりも高い圧力でプラズマを着火するステップと、
当該着火ステップ後に前記所定の圧力に移行するステップとを有することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の処理方法。
【請求項８】
前記誘電体窓は、熱伝導率が７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の処理方法。
【請求項９】
少なくとも１本以上のスロットを有するアンテナを介して前記誘電体窓に前記マイクロ波を導入することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の処理方法。
【請求項１０】
前記処理ガスは、少なくともプラズマ着火時に、希ガスを含むことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の処理方法。
【請求項１１】
マイクロ波発生源に接続され、誘電体窓と載置台を有する処理室の前記載置台に、少なくとも一部がシリコン系材料で構成されている被処理体を載置して前記マイクロ波発生源から前記誘電体窓を介して供給されるマイクロ波によってプラズマ処理を施し、ダングリングボンドの終端を行う処理装置であって、
前記処理室に少なくとも水素ガスを含む処理ガスを導入する導入部と、
前記処理ガスのプラズマによるプラズマ放電状態を測定する測定部と、
前記測定部の結果とプラズマ密度が１０１１ｃｍ−３以上となるための基準値とを比較して、前記プラズマ密度が１０１１ｃｍ−３を下回ったと判断される場合に放電異常と見なして警報を出す制御部とを有し、
前記誘電体窓と前記被処理体との距離は２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下に維持されていることを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に関し、特に、ダングリングボンドの終端を目的とした水素プラズマ処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置において、シリコン系材料の薄膜界面や多結晶シリコンの結晶粒界あるいはプラズマダメージによって発生した欠陥に存在するダングリングボンドが、デバイス動作の際にはキャリアのトラップ準位や移動の障壁となることで性能に悪影響を及ぼすことは知られている。例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）においては、ポリシリコンの結晶粒界に存在するダングリングボンドによりＯｎ電流の減衰・Ｏｆｆ電流の増大・Ｓ値の増大が起こり、ＣＣＤにおいてはシリコンと酸化膜の間に存在する欠陥により暗電流が増大することが知られている。
【０００３】
上記の問題点への対策として水素ラジカルによるダングリングボンドの終端処理が効果的であることが既に知られており、水素ガス雰囲気下でのアニール処理やＲＩＥ装置等を利用した水素プラズマ処理が最も一般的に行われている（例えば、特許文献１乃至３を参照のこと。）。
【特許文献１】特開平７−７４１６７号公報
【特許文献２】特開平４−３３８１９４号公報
【特許文献３】特公平７−０８７２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、水素ガス雰囲気下のアニール処理ではダングリングボンド終端の速度が遅く、処理に膨大な時間を必要とするという問題点がある。その点でプラズマ処理法は終端の効率が高く、アニール処理よりも短時間で処理を完了できる。しかし、従来技術の水素プラズマ処理法は、特許文献２で提案されているように、高い処理効率を得るためにプラズマ生成域のごく近傍に基板を置き、バイアスを印可する処理装置が一般的であり、高いエネルギーの荷電粒子に基板を曝すため、トランジスタのＶｔｈ（スレッシュホールド電圧）のシフトや新たな界面準位の発生などプラズマダメージによるデバイスへの悪影響の懸念が大きい。
【０００５】
そこで、本発明は、プラズマダメージを最小限に抑えつつ、高い効率で終端処理を行える処理方法及び装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての処理方法は、少なくとも水素を含む処理ガスのプラズマによって、少なくとも一部がシリコン系材料で構成されている被処理体のダングリングボンドの終端を行う処理方法であって、誘電体窓と載置台を有する処理室の前記載置台上に前記被処理体を載置して前記載置台の温度を所定の温度に制御するステップと、前記処理室の圧力を所定の圧力に制御するステップと、少なくとも水素ガスを含む処理ガスを前記処理室内に導入するステップと、前記被処理体にプラズマ処理を施すためのマイクロ波を、前記処理ガスのプラズマのプラズマ密度が１０１１ｃｍ−３以上になるように前記処理室に前記誘電体窓を介して導入するステップとを有し、前記誘電体窓と前記被処理体との距離は２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下に維持されていることを特徴とする。
【０００７】
前記被処理体にバイアスをかけずに前記プラズマ処理を行うことが好ましい。前記マイクロ波導入ステップは、前記プラズマ密度を達成するように前記マイクロ波を供給するマイクロ波の出力を予め調節されていてもよい。前記距離は５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であってもよい。前記所定の温度は２００℃以上４００℃以下であってもよい。前記所定の圧力は１３Ｐａ以上６６５Ｐａ以下であってもよい。前記圧力制御ステップは、前記所定の圧力よりも高い圧力でプラズマを着火するステップと、当該着火ステップ後に前記所定の圧力に移行するステップとを有していてもよい。前記誘電体窓は、熱伝導率が７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。前記方法は、少なくとも１本以上のスロットを有するアンテナを介して前記誘電体窓に前記マイクロ波を導入してもよい。前記処理ガスは、少なくともプラズマ着火時に、希ガスを含んでもよい。
【０００８】
本発明の別の側面としての処理装置は、マイクロ波発生源に接続され、誘電体窓と載置台を有する処理室の前記載置台に、少なくとも一部がシリコン系材料で構成されている被処理体を載置して前記マイクロ波発生源から前記誘電体窓を介して供給されるマイクロ波によってプラズマ処理を施し、ダングリングボンドの終端を行う処理装置であって、前記処理室に少なくとも水素ガスを含む処理ガスを導入する導入部と、前記処理ガスのプラズマによるプラズマ放電状態を測定する測定部と、前記測定部の結果とプラズマ密度が１０１１ｃｍ−３以上となるための基準値とを比較して、前記プラズマ密度が１０１１ｃｍ−３を下回ったと判断される場合に放電異常と見なして警報を出す制御部とを有し、前記誘電体窓と前記被処理体との距離は２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下に維持されていることを特徴とする処理装置。
【０００９】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プラズマダメージを最小限に抑えつつ、高い効率で終端処理を行える処理方法及び装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施例としてのプラズマ装置１００について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、プラズマ処理装置１００概略断面図である。プラズマ処理装置１００は、マイクロ波発生源１０２、アイソレーター１０４と、導波管１０６、インピーダンス整合器１０８と、制御部１１０と、メモリ１１２と、真空容器１２０と、無終端サークル導波管１２２と、スロットアンテナ１３０と、誘電体窓１４０と、処理ガス導入管１４２と、排気管１４４と、圧力計１４６と、真空ポンプ１４８、載置台１５０と、温度計１５２と、温調部１５４と、検出部１６０とを有し、被処理体Ｗに対してプラズマ処理を施す。
【００１２】
マイクロ波発生源１０２は、例えば、マグネトロンからなり、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。マイクロ波は、その後、図示しないモード変換器によりＴＭ、ＴＥ又はＴＥＭモードなどに変換されて導波管１０６を伝搬する。アイソレーター１０４は、導波管１０６などで反射されたマイクロ波がマイクロ波発生源１０２に戻ることを防止するため、そのような反射波を吸収する。
インピーダンス整合器１０８は、マイクロ波発生源１０２から負荷に供給される進行波と負荷により反射されてマイクロ波発生源１０２に戻ろうとする反射波のそれぞれの強度と位相を検知するパワーメータを有し、マイクロ波発生源１０２と負荷側とのマッチングをとる機能を果たすものであって、ＥＨチューナやスタブチューナ等から構成される。
【００１３】
制御部１１０は、プラズマ処理装置１００の各部の動作を制御し、特に、メモリ１１２に格納されたデータに基づいて、プラズマ密度を所定の値に維持するためのマイクロ波発生源１２０の出力制御、インピーダンス整合器１０８のインピーダンス制御、真空容器１２０の圧力制御、載置台１５０の温度制御など各種の制御を行う。
【００１４】
メモリ１１２は、各種制御に必要なデータを格納する。具体的には、メモリ１１２は、１０１１ｃｍ−３以上の所望のプラズマ密度を得るためにレシピで指定される所定のマイクロ波出力値及び前記プラズマ密度を一定に維持するために必要な許容誤差範囲を格納する。また、メモリ１１２は、インピーダンス制御のために、プラズマ着火に必要な（スタブが何ミリの位置にあるか又はどこに動かすかを示す）チューナー位置領域、及び、プラズマ処理中にマイクロ波の反射波が極小となるインピーダンス整合器１０８のチューナー位置領域の関係を格納する。更に、メモリ１１２は、圧力制御のために、１３Ｐａ以上６６５Ｐａ以下の所望の圧力又は圧力範囲を格納する。また、メモリ１１２は、温度制御のために２００℃以上４００℃以下の所望の温度又は温度範囲を格納する。基本的には、メモリにはレシピとして指定された値を格納する。
【００１５】
真空容器１２０は、被処理物Ｗを収納して真空又は減圧環境下で被処理物Ｗにプラズマ処理を施す処理室である。なお、図１においては、被処理物Ｗを図示しないロードロック室との間で受け渡すためのゲートバルブなどは省略されている。
無終端サークル（又は環状）導波管１２２は、導波管１０６から供給されるマイクロ波に対して干渉波を形成する。無終端環状導波管１２２には図示しない冷却水路が設けられている。
【００１６】
スロットアンテナ１３０は誘電体窓１４０表面の真空側に表面干渉波を形成する。図４（ａ）乃至図４（ｅ）に例示的に示すスロットアンテナ１３０Ａ乃至１３０Ｅのいずれもスロットアンテナ１３０に適用することができる。スロットアンテナ１３０Ａは、６本の半径方向のスロット１３２Ａを有する金属製の円板である。スロットアンテナ１３０Ｂは、４本の円周方向に沿った２種類のスロット１３２Ｂ１及び１３２Ｂ２を有する金属製の円板である。スロットアンテナ１３０Ｃは、略Ｔ字形状の同心円状又は螺旋状に配置された多数のスロット１３２Ｃを有する金属製の円板である。スロットアンテナ１３０Ｄは、Ｖの字形状の一対のスロット１３２Ｄを４対有する金属製の円板である。もちろん、スロットアンテナ１３０は、アンテナの形状をラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）に限定するものではなく、その他の形式のアンテナ、例えば、図４（ｅ）に示すようなスロット１３２Ｅを有する方形導波管１３０Ｅも使用することができる。
【００１７】
なお、ウェハ面内において、ばらつきのない均一な処理を全面に渡って行うためには、ウェハ上において面内均一性の良好な活性種が供給されることが重要である。スロットアンテナ１３０Ａ乃至１３０Ｅは少なくとも一本以上のスロット１３２Ａ乃至１３２Ｅを配置することで、大面積に渡ってプラズマを生成させることが可能となり、プラズマ強度・均一性の制御も容易になる。なお、本明細書では参照符号に大文字のアルファベットを付したものは変形例を表し、アルファベットのない参照符号で総括されるものとする。
【００１８】
誘電体窓１４０は、真空容器１２０を真空封止すると共にマイクロ波を真空容器１２０に透過及び導入する。誘電体窓１４０と被処理体Ｗとの距離ＷＤは、後述するように、２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、好ましくは、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に維持されている。
【００１９】
誘電体窓１４０は、プラズマ生成領域に直接曝されるため、熱伝導率が低い材料を用いた場合、誘電体窓の過昇温により間接的に被処理体Ｗの過剰な温度上昇を招く恐れがある。図３は、水素プラズマ照射時の誘電体窓温度の昇温を、プラズマ照射後にチャンバを開放して計測したデータである。チャンバを開放して計測しているため、照射中の温度はさらに高温になっていると思われるが、誘電体窓１４０の材料として、熱伝導率が７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の、例えば、窒化アルミなどを用いることでプラズマ照射中も該誘電体温度を３００℃以下に抑えることができ、被処理体Ｗの過熱による処理効率の低下を回避することができる。
【００２０】
処理ガス導入管１４２はガス供給手段の一部であり、真空容器１２０に接続されている。ガス供給手段は、ガス供給源と、バルブと、マスフローコントローラと、これらを接続するガス導入管１４２を含み、マイクロ波により励起されて所定のプラズマを得るための処理ガスや放電ガスを供給する。本実施例では、処理ガスは少なくとも水素を含み、プラズマの迅速な着火のために少なくとも着火時にＸｅやＡｒ、Ｈｅなどの希ガスを添加してもよい。希ガスは反応性がないので被処理体Ｗに悪影響せず、また、電離しやすいのでマイクロ波投入時のプラズマ着火速度を上昇することができる。
【００２１】
ここで、水素活性種はプラズマ発生領域から輸送される過程で分子同士の衝突により失活するため、被処理体Ｗに到達する水素活性種の密度は後述する載置台１５０と誘電体窓１４０の距離にＷＤに大きく依存する。図２は、水素プラズマをレジストに用いられる有機材料に対して照射した場合の還元による膜減り速度とＷＤとの関係を示したものである。ここで示されるように、ＷＤが小さい程、高い密度の水素活性種が被処理基板に到達する。
【００２２】
しかし、ＷＤが２０ｍｍより近くなると、被処理体Ｗがプラズマ生成域Ｐに接近することによって過剰に高エネルギーの水素活性種によるダメージが大きくなるため好ましくない。従って、有効な終端処理効果が得られるＷＤは２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、更に、高い処理効率と低ダメージを両立する条件としては５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下が好ましい。
【００２３】
排気管１４４は、典型的に真空容器１２０の底部に接続され、排気管１４４には真空ポンプ１４８が接続されている。排気管１４４と、圧力調整弁１４５、圧力計１４６、真空ポンプ１４８及び制御部１１０は圧力調節機構を構成する。即ち、制御部１１０は、真空ポンプ１４８を運転しながら、真空容器１２０の圧力を検出する圧力計１４６が所定の値になるように、真空容器１２０の圧力を弁の開き具合で調整する圧力調整弁１４５（例えば、ＶＡＴ製の圧力調整機能付きゲートバルブやＭＫＳ製排気スロットバルブ）を制御することによって調節することができる。この結果、排気管１４４を介して、真空容器１２０の内部圧力を１３Ｐａ以上６６５Ｐａ以下の所望の圧力に制御する。真空ポンプ１４８は、例えば、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）により構成され、図示しないコンダクタンスバルブなどの圧力調整バルブを介して真空容器１２０に接続されている。
載置台１５０は、真空容器１２０に収納され、被処理体Ｗを支持してヒーターなどの温調部１５４によって２００℃以上４００℃以下の所望の温度に制御される。載置台１５０の温度は温度計１５２によって測定され、温調部１５４の動作は制御部１１０によって制御される。制御部１１０は、温度計１５２が測定した温度が所定の温度になるように、例えば、温調部１５４としてのヒーター線への図示しない電源からの通電を制御する。なお、載置台１５０の温度を測定する代わりに被処理体Ｗの温度を間接的に（例えば、被処理基体２の温度を輻射熱を利用して測定するなど）測定したりしてもよい。
【００２４】
検出部１６０は、プラズマの放電状態をプラズマ発光強度測定手段、Ｑ−ＭＡＳ、ラングミュアプローブなどのプラズマの放電状態を測定する手段であり、プラズマ密度が正常な範囲にあるかどうかの監視を行う。
プラズマ発光強度は、光学フィルタやプリズムなどの波長選択手段と、光電変換素子とにより構成され、例えば、励起された水素原子の発光（４８６ｎｍ，６５６ｎｍなど）強度を計測する。ラングミュアプローブなどのプラズマ計測プローブは、プラズマ中のイオンや電子による電流を計測する。Ｑ−ＭＡＳは検出器内にプラズマ中の励起されたガスを取り込み、質量分析器により水素活性種の強度測定を行う。
【００２５】
以下、処理装置１００の動作について説明する。次いで、ガス供給手段の図示しないバルブが開口され、マスフローコントローラを介して少なくとも水素ガスを含む処理ガスが処理ガス導入管１４２から真空容器１２０に導入される。また、図示しない冷却水路に冷却水を流し、無終端環状導波管１２２を冷却する。制御部１１０は、出力制御においては、検出部１６０が検出したプラズマ放電状態の測定値がメモリ１１２に格納されている所定の範囲になっているかどうかを判断する。この値を基準値と比較して所定範囲から外れた場合には異常放電によりプラズマ密度が低下したとみなして警報を出したり、マイクロ波の出力を処理中のプラズマ密度が所定範囲になるようにレシピにて指定された所定値に維持監視を行う。プラズマ密度が一定の値よりも高い（２．４５ＧＨｚのマイクロ波の場合、７×１０１０ｃｍ−３）とマイクロ波のカットオフと呼ばれる現象（図６）により、マイクロ波は図１の下方向に伝播せずに誘電体窓１４０の表面方向へのみ伝播し、いわゆる表面波を形成する。電界が誘電体表面にしか存在しない（図７）ため、プラズマ生成域Ｐは誘電体近傍に限定される。
【００２６】
この結果、マイクロ波発生源１０２よりマイクロ波を、無終端環状導波管１２２、誘電体１４０を介して真空容器１２０に供給し、真空容器１２０内でプラズマを発生させる。無終端環状導波管８内に導入されたマイクロ波は、左右に二分配され、自由空間よりも長い管内波長をもって伝搬し、スロット１３２から誘電体窓１４０を介して真空容器１２０に導入され、誘電体窓１４０表面を表面波として伝搬する。この表面波は、隣接するスロット１３２間で干渉し、電界を形成する。この電界によりプラズマを生成する。プラズマ生成域Ｐの電子密度が高いので水素を効率良く解離できる。また、電子温度は、プラズマ生成域Ｐから離れると急速に低下するためデバイスへのダメージも抑制できる。プラズマ中の水素活性種は、被処理体Ｗ近辺に拡散等で輸送され、被処理体Ｗ表面に到達する。
【００２７】
また、制御部１１０は、インピーダンス制御においては、インピーダンス整合器１０８の負荷側から入力されるマイクロ波の反射波の強度と位相を検出して、この反射波が極小となるようにインピーダンス整合器１０８を制御する。プラズマ発生後に当該反射波が極小となる整合状態がインピーダンス整合器１０８のマッチング位置となる。
【００２８】
更に、制御部１１０は、圧力制御においては、圧力計１４６が検出した真空容器１２０の圧力が略予め定められた値に維持されるよう、フィードバック制御等により圧力調整弁１４５を調節する。ここで前記所定の圧力値は、１３Ｐａ以上６６５Ｐａ以下であることが望ましい。水素ガスは、電離断面積が酸素や窒素などに比べて小さく、プラズマ着火性が悪いため、１３Ｐａ以下の過剰な低圧条件にすると処理の不安定要因となる恐れがある。また、生成した水素活性種の平均自由工程も長くなるため、必要以上に高エネルギーの活性種が被処理体Ｗに到達する可能性があり、被処理体Ｗにバイアスを印可して荷電粒子を引き込んだ場合やプラズマ生成域Ｐに直接被処理体Ｗを曝した場合に比べると低いレベルではあるがデバイスにダメージを及ぼす可能性がある。逆に、６６５Ｐａ以上の過剰な高圧条件にすると、被処理体Ｗ表面に到達するまでに水素活性種が失活してしまう可能性があるからである。
【００２９】
なお、水素ガスは、酸素などに比べて電離断面積が小さく着火性が悪いため、マイクロ波の投入からプラズマの着火までタイムラグが発生することがある。この場合、図５に示すように、処理圧力よりも高い圧力（但し、１３〜６６５Ｐａの範囲内）でプラズマ着火を行うことにより、プラズマ着火を安定させ、プロセス再現性を確保することができる。あるいは、プラズマ着火性が比較的良好な希ガスの添加も、プロセス再現性の改善に有効である。
【００３０】
また、制御部１１０は、温度制御においては、温度計１５２が検出した載置台１５０の温度が略予め定められた値に維持されるように温調部１５４を調節する。ここで前記所定の圧力値は、２００℃以上４００℃以下であることが望ましい。処理温度がこれよりも低くなると被処理体Ｗの表面に到達した水素活性種のデバイス部分への拡散が抑制され、逆に、これよりも処理温度が高すぎると、例えば、特許文献３で指摘されているように、水素終端処理された被処理体Ｗからの水素の脱離が起こり、処理効率の低下を招くからである。
【００３１】
次に、制御部１１０は、マイクロ波発生源１０２から所定の出力のマイクロ波を真空容器１２０に導入する。この結果、誘電体窓１４０には電界が形成され、誘電体窓１４０上に形成される電界と、処理ガス導入管１４２より導入された少なくとも水素ガスを含む処理ガスとにより１０１１ｃｍ−３以上の高密度プラズマが誘電体窓１４０の近傍領域でのみ発生する。載置台１５０上で所定の温度に加熱された被処理体Ｗは、このプラズマ生成域Ｐからガス流れによりステージへ輸送された水素活性種により終端処理され、ダングリングボンドが修復される。本実施例では、プラズマ密度が極めて高いため、被処理体Ｗにバイアスを印可して荷電粒子を被処理体Ｗに引き込まなくても、充分な処理効率を得ることができる。
【００３２】
また、プラズマ生成域Ｐが誘電体窓１４０の近傍のみに限定され、距離ＷＤが２０ｍｍ以上であり、被処理体Ｗはプラズマ生成域Ｐより充分に距離を置いた位置で処理されるため、従来技術に比べてデバイスに与えるプラズマダメージを与える危険が遙かに少ない。この結果、プラズマ処理に伴う終端処理の効果を相殺するような新たな欠陥の発生やＷｔｈのシフトを抑制することができ、プラズマ処理装置１００は高品位なプラズマ終端処理を被処理物Ｗに施すことができる。
【００３３】
また、インピーダンス整合器１０８がマイクロ波から短時間でプラズマを作成し、その後は、マッチング位置を維持するように、制御部１１０はインピーダンス整合部１０８の動作を制御する。この結果、マイクロ波は効率よく処理チャンバへ導入され、プラズマ処理装置１００は高密度のプラズマ処理を維持することができる。プラズマ処理は、予め設定された所定時間だけ行われる。
[実施例１]
処理装置１００を使用し、かつ前述した処理方法を用いて石英基板上に形成されたｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴの水素終端処理を行った。誘電体窓１４０と載置台１５０との距離ＷＤは１００ｍｍとし、処理条件としては、基板温度を２７５℃、ガスは水素１００％、ガス圧は６６．５Ｐａ、マイクロ波出力は３ｋＷとした。その結果、従来のＲＩＥ装置を用いた３０分の処理と同程度の処理結果（例えばＳ値の低減効果）をわずか１０分の処理で得ることができ、デバイスへのダメージも問題とならない程度の低いレベルに抑制することができた。
【００３４】
以上述べたように処理装置１００によれば、被処理体Ｗをプラズマ生成域Ｐの近傍に曝すことなく誘電体窓１４０のごく近傍に発生する高密度のプラズマからの拡散により処理を行い、なおかつ被処理体Ｗにバイアスを印可して荷電粒子を引き込むこともないため、効率の良い水素終端処理を低ダメージにて行うことができる。また、装置自体もシンプルになるという効果も重ねて得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態を示す処理装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す誘電体窓から被処理体までの距離と水素プラズマによるレジストの膜減り速度との関係を示すグラフである。
【図３】プラズマ照射による図１に示す誘電体窓の温度上昇と誘電体窓の熱伝導率との関係を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）乃至（ｅ）は、図１に示すスロットアンテナに適用可能な各種の形状を示す平面図である。
【図５】水素プラズマの着火性と水素ガス圧力との関係を示すグラフである。
【図６】高密度プラズマによるマイクロ波のカットオフ現象を説明するための図であり、図６（ａ）はカットオフが発生しない低密度プラズマの図であり、図６（ｂ）はカットオフが発生する高密度プラズマの図である。
【図７】誘電体からの距離とマイクロ波電界強度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１００          処理装置
１０２          マイクロ波発生源
１１０          制御部
１２０          真空容器
１３０          スロットアンテナ
１４０          誘電体窓
１４２          処理ガス導入管
１４６          圧力計
１４８          真空ポンプ
１５０          載置台
１５２          温度計
１５４          温調部
１６０          検出部
【図１】
2005129666.tif 000003
【図２】
2005129666.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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